(57)【要約】【課題】軸倍角が２Ｘ以上に設定された構造でありながら、ロータの電気角の検出精度を確保しつつ、ステータの製造の容易なレゾルバを提供する。【解決手段】このレゾルバは、複数のティースＴ１〜Ｔ１２が設けられたステータと、ティースＴ１〜Ｔ１２に巻回される第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３とを備える。そして、ロータの回転に基づいて各相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３に誘起される電圧が変化することにより、出力巻線Ｗ１〜Ｗ３からロータの電気角に応じた電圧信号がそれぞれ出力される。ここでは、ティースＴ１〜Ｔ１２の各々に、第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３のいずれか一相の出力巻線を巻回する。また、第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３の巻き数の分布を、相毎に、ロータの電気角に対して正弦波状の分布とする。【選択図】図２
2013221740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの周囲を囲むとともに複数のティースが設けられたステータと、前記複数のティースに巻回される複数相の出力巻線とを有して、前記ロータの回転に基づいて前記複数相の出力巻線に付与される磁束が変化することにより各相の出力巻線に誘起される電圧が変化し、前記複数相の出力巻線から前記ロータの電気角に応じた電圧信号がそれぞれ出力されるとともに、軸倍角が２Ｘ以上に設定されたレゾルバにおいて、
前記ティースの各々には、前記複数相の出力巻線のいずれか一相の出力巻線が巻回され、前記出力巻線の前記複数のティースに対する巻き数の分布が、相毎に、前記ロータの電気角に対して正弦波状の分布となる
ことを特徴とするレゾルバ。
【請求項２】
前記複数のティースに対する前記出力巻線の巻回位置が、相毎に、前記ロータの周方向に分散している
請求項１に記載のレゾルバ。
【請求項３】
前記ロータの電気角上での位置が一致する複数のティースに前記複数相の出力巻線のいずれか一相の出力巻線が巻回されているとき、電気角上での位置が一致する前記複数のティースに対する前記一相の出力巻線の巻き数の合計に基づいて前記巻き数の分布が設定される
請求項１又は２に記載のレゾルバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータの回転角に応じた複数相の電圧信号を出力するレゾルバに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のレゾルバとしては、例えば特許文献１に記載の可変リラクタンス（ＶＲ）型レゾルバが知られている。この特許文献１に記載のＶＲ型レゾルバは、磁性体からなるロータと、その周囲を囲むように配置されるステータとを備えている。ステータに形成された複数のティースには、励磁巻線及び複数相の出力巻線が巻回されている。ロータは、ティースとの間に形成される隙間（ギャップ）がロータの回転に伴い周期的に変化する形状を有している。このＶＲ型レゾルバでは、ロータの回転に伴ってロータとティースとの間の隙間が周期的に変化することで出力巻線に誘起される電圧が変化することにより、ロータの回転角に応じて振幅が正弦波状に変化する電圧信号が各相の出力巻線から出力される。これにより、各相の出力巻線から出力される電圧信号に基づいてロータの回転角を検出することが可能となっている。
【０００３】
ところで、このようなＶＲ型レゾルバでは、一つのティースに２相以上の出力巻線を巻回すると、外側の出力巻線の方が内側の出力巻線よりも巻線長が長くなる。ここで、出力巻線の直流抵抗は巻線長に比例するため、各相の出力巻線において巻線長に差異が生じると、それらの出力特性に差異が生じてしまう。しかし、ロータの回転角の検出精度を高めるためには、各相の出力巻線の出力特性を互いに一致させることが望ましい。
【０００４】
そこで従来は、特許文献１に見られるように、例えば２相の出力巻線を有するレゾルバでは、ステータに４つのティースを９０°の間隔をもって周方向に順に設けるとともに、互いに対向する一組のティースに一相の出力巻線を巻回するといった構成も提案されている。このような構成によれば、各相の出力巻線の巻線長を等しくすることができるため、それらの直流抵抗を互いに一致させ易くなる。よって、各相の出力巻線の出力特性を互いに一致させ易くなるため、ロータの回転角の検出精度が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２１６８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載のＶＲ型レゾルバにおいて軸倍角を２Ｘ以上に設定する場合、ステータにはロータの電気角で９０°間隔でティースを設ける必要がある。なお、軸倍角とは、出力巻線から出力される電圧信号の倍速比を表すもの、換言すればロータの機械角に対する電気角の倍速比を表すものである。よって、例えば軸倍角を５Ｘに設定する場合、ステータには２０個のティースを設ける必要がある。この場合、各ティースの間隔が狭くならざるを得ないため、ステータの製造が困難となるおそれがある。このような問題は、軸倍角を大きい値に設定するほど、より顕著に表れることとなる。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸倍角が２Ｘ以上に設定された構造でありながら、ロータの電気角の検出精度を確保しつつ、ステータの製造の容易なレゾルバを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ロータの周囲を囲むとともに複数のティースが設けられたステータと、前記複数のティースに巻回される複数相の出力巻線とを有して、前記ロータの回転に基づいて前記複数相の出力巻線に付与される磁束が変化することにより各相の出力巻線に誘起される電圧が変化し、前記複数相の出力巻線から前記ロータの電気角に応じた電圧信号がそれぞれ出力されるとともに、軸倍角が２Ｘ以上に設定されたレゾルバにおいて、前記ティースの各々には、前記複数相の出力巻線のいずれか一相の出力巻線が巻回され、前記出力巻線の前記複数のティースに対する巻き数の分布が、相毎に、前記ロータの電気角に対して正弦波状の分布となることを要旨とする。
【０００９】
同構成のように、ティースの各々に複数相の出力巻線のいずれか一相の出力巻線を巻回すれば、上述のように、各相の出力巻線の巻線長を等しくすることができるため、それらの直流抵抗を互いに一致させ易くなる。これにより、各相の出力巻線の出力特性を互いに一致させ易くなるため、ロータの電気角の検出精度が向上する。一方、各相の出力巻線に誘起される電圧の大きさは、出力巻線の巻き数に比例する。よって、上記構成のように、複数のティースに対する出力巻線の巻き数分布が、相毎に、ロータの電気角に対して正弦波状の分布であれば、各相の出力巻線のティースに巻回されている部分に発生する誘起電圧の合成電圧を、ロータの電気角の一回転を一周期として正弦波状に変化させることができる。すなわち、各相の出力巻線から出力される電圧信号を、ロータの電気角の一回転を一周期として正弦波状に変化させることができる。よって、各相の出力巻線から出力される電圧信号に基づいてロータの電気角を求めることが可能となる。そしてこの場合、各ティースに対する出力巻線の巻き数分布が正弦波状の分布となっていればよく、ティースの数や位置については任意に設定することができるため、ステータの製造が容易となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレゾルバにおいて、前記複数のティースに対する前記出力巻線の巻回位置が、相毎に、前記ロータの周方向に分散していることを要旨とする。
【００１１】
レゾルバの組み立ての際にステータの中心軸に対してロータの中心軸がずれたような場合、各ティースとロータとの間のそれぞれの隙間に差異が生じる。この場合、隙間の大小により出力巻線に付与される磁束の大きさが異なるため、ティースの位置に応じて、出力巻線に発生する誘起電圧に差異が生じる。そしてこのように、ティースの位置に応じて出力巻線に発生する誘起電圧に差異が生じると、各相の出力巻線の出力特性を互いに一致させることが困難となり、ひいてはロータの電気角の検出精度が低下するおそれがある。この点、上記構成のように、複数のティースに対する出力巻線の巻回位置を、相毎に、ロータの周方向に分散させれば、仮にステータの中心軸に対してロータの中心軸がずれた場合であっても、一相の出力巻線の巻回位置には、ティースに近接する位置と、ティースから離間する位置とが存在することとなる。すなわち、一相の出力巻線の中には、通常よりも大きな誘起電圧が発生する部分と、通常よりも小さな誘起電圧が発生する部分とが存在することとなる。このため、一相の出力巻線全体で見れば、ティースの位置による誘起電圧の差異を相殺することができる。これにより、各相の出力巻線の出力特性を互いに一致させ易くなるため、ロータの電気角の検出精度を高めることが可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のレゾルバにおいて、前記ロータの電気角上での位置が一致する複数のティースに前記複数相の出力巻線のいずれか一相の出力巻線が巻回されているとき、電気角上での位置が一致する前記複数のティースに対する前記一相の出力巻線の巻き数の合計に基づいて前記巻き数の分布が設定されることを要旨とする。
【００１３】
レゾルバの軸倍角の値や、ステータに設けられるティースの数によっては、複数のティースの中に電気角上での位置が一致するものが複数存在する場合がある。このようなレゾルバにおいて、電気角上での位置が一致する複数のティースに一相の出力巻線を巻回する場合には、上記構成のように、それらのティースに対する一相の出力巻線の巻き数の合計に基づいて巻き数の分布を設定すれば、一相の出力巻線全体で見たときに、その巻数の分布がロータの電気角に対して正弦波状の分布となる。これにより、複数のティースの中に電気角上での位置が一致するものが複数存在する場合であっても、各相の出力巻線から出力される電圧信号を、ロータの電気角の一回転を一周期として正弦波状に変化させることができる。よって、各相の出力巻線から出力される電圧信号に基づいてロータの電気角を適切に求めることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかるレゾルバによれば、軸倍角が２Ｘ以上に設定された構造でありながら、ロータの電気角の検出精度を確保しつつ、ステータの製造が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を適用したＶＲ型レゾルバの第１の実施形態についてその概略構成を示す平面図。
【図２】（ａ）は、第１の実施形態のＶＲ型レゾルバについて各ティースに対する第１相〜第３相の出力巻線の巻き数、ロータの電気角、及びティースの位置の関係を示すグラフ。（ｂ）は、各ティースに対する第１相の出力巻線の巻き数とロータの電気角との関係を示すグラフ。
【図３】第１の実施形態のＶＲ型レゾルバについてその等価回路を示す回路図。
【図４】本発明を適用したＶＲ型レゾルバの第２の実施形態についてその概略構成を示す平面図。
【図５】（ａ）は、第２の実施形態のＶＲ型レゾルバについて各ティースに対する第１相及び第２相の出力巻線の巻き数、ロータの電気角、及びティースの位置の関係を示すグラフ。（ｂ）は、各ティースに対する第１相の出力巻線の巻き数とロータの電気角との関係を示すグラフ。
【図６】第２の実施形態のＶＲ型レゾルバについてその等価回路を示す回路図。
【図７】本発明を適用したＶＲ型レゾルバの第３の実施形態についてその概略構成を示す平面図。
【図８】（ａ）は、第３の実施形態のＶＲ型レゾルバについて各ティースに対する第１相〜第３相の出力巻線の巻き数、ロータの電気角、及びティースの位置の関係を示すグラフ。（ｂ）は、各ティースに対する第１相の出力巻線の巻き数とロータの電気角との関係を示すグラフ。
【図９】本発明を適用したＶＲ型レゾルバの第４の実施形態についてその概略構成を示す平面図。
【図１０】（ａ）は、第４の実施形態のＶＲ型レゾルバについて各ティースに対する第１相〜第３相の出力巻線の巻き数、ロータの電気角、及びティースの位置の関係を示すグラフ。（ｂ）は、各ティースに対する第１相の出力巻線の巻き数とロータの電気角との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明を、軸倍角が５Ｘに設定された１相励磁、３相出力の可変リラクタンス（ＶＲ）型レゾルバに適用した第１の実施形態について図１〜図３を参照して説明する。
【００１７】
図１に示すように、このＶＲ型レゾルバは、磁性体からなるロータ１と、ロータ１の周囲を囲むように配置されるステータ２とを備えている。
ロータ１の外周面には、軸倍角を５Ｘとすべく、５つの突極部（突出部）が形成されている。ロータ１の中央部には、検出対象となる適宜の回転軸が嵌合される嵌合孔１ａが形成されている。ロータ１は、嵌合孔１ａに嵌合される回転軸と一体となって中心軸ｍを中心に回転する。
【００１８】
ステータ２は、その中心軸がロータ１の中心軸ｍと一致するように配置されている。ステータ２の内周面には、ロータ１に向けて突出するように１２個のティースＴ１〜Ｔ１２が均等な角度間隔で周方向に順に設けられている。すなわち、ティースＴ１〜Ｔ１２は、ロータ１の機械角で３０°間隔で、換言すれば電気角で１５０°間隔で配置されている。ティースＴ１〜Ｔ１２には、励磁巻線Ｗａ及び第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３が以下の（ａ１）〜（ａ４）に示すようにそれぞれ巻回されている。
【００１９】
（ａ１）励磁巻線Ｗａは、ティースＴ１〜Ｔ１２の全てに巻回されている。
（ａ２）第１相の出力巻線Ｗ１は、ティースＴ１，Ｔ２，Ｔ７，Ｔ８に巻回されている。
【００２０】
（ａ３）第２相の出力巻線Ｗ２は、ティースＴ３，Ｔ４，Ｔ９，Ｔ１０に巻回されている。
（ａ４）第３相の出力巻線Ｗ３は、ティースＴ５，Ｔ６，Ｔ１１，Ｔ１２に巻回されている。
【００２１】
このように本実施形態では、ティースＴ１〜Ｔ１２の各々に、第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３のうちの一相の出力巻線と励磁巻線Ｗａとが巻回されている。なお、各ティースに巻回されている巻線は、相毎に、電気的に直列に接続されている。
【００２２】
一方、本実施形態では、ティースＴ１〜Ｔ１２に対する第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３のそれぞれの巻き数が図２（ａ）に示すように設定されている。図２（ａ）は、励磁巻線Ｗａの励磁の磁界方向に対する出力巻線の巻き数を縦軸に、ロータ１の電気角θ及びティースの位置を横軸にとって、それらの関係を示したものである。なお、図２（ａ）では、巻き数Ｌを振幅とするとともにロータ１の電気角θの一回転を一周期として正弦波状に変化する第１の正弦関数ｆ１（＝Ｌ・ｓｉｎθ）を実線で示している。また、第１の正弦関数ｆ１よりも電気角θで１２０°だけ位相が遅れた第２の正弦関数ｆ２（＝Ｌ・ｓｉｎ（θ−１２０°））を一点鎖線で示している。さらに、第１の正弦関数ｆ１よりも電気角θで２４０°だけ位相が遅れた第３の正弦関数ｆ３（＝Ｌ・ｓｉｎ（θ−２４０°））を二点鎖線で示している。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、第１相の出力巻線Ｗ１が巻回されているティースＴ１，Ｔ２，Ｔ７，Ｔ８は、ロータ１の電気角において９０°、２４０°、２７０°、及び６０°のそれぞれ対応する位置に位置している。そして本実施形態では、ティースＴ１，Ｔ２，Ｔ７，Ｔ８に対する第１相の出力巻線Ｗ１の巻き数が、第１の正弦関数ｆ１を用いることにより、ロータ１の電気角における各ティースの位置に基づいて図中の白抜きのバーで示すようにそれぞれ設定されている。すなわち、ティースＴ１，Ｔ２，Ｔ７，Ｔ８に対する第１相の出力巻線Ｗ１の巻き数は、以下の（ｂ１）〜（ｂ４）に示すようにそれぞれ設定されている。
【００２４】
（ｂ１）ティースＴ１に対する巻き数は、「Ｌ（＝Ｌ・ｓｉｎ（９０°））」に設定されている。
（ｂ２）ティースＴ２に対する巻き数は、「Ｌ・ｓｉｎ（２４０°）」に設定されている。
【００２５】
（ｂ３）ティースＴ７に対する巻き数は、「Ｌ（＝ｓｉｎ（２７０°））」に設定されている。
（ｂ４）ティースＴ８に対する巻き数は、「Ｌ・ｓｉｎ（６０°）」に設定されている。
【００２６】
これにより、図２（ｂ）に示すように、ティースＴ１，Ｔ２，Ｔ７，Ｔ８に対する第１相の出力巻線Ｗ１の巻き数の分布が、ロータ１の電気角に対して正弦波状の分布となっている。
【００２７】
また、図２（ａ）に示すように、第２相の出力巻線Ｗ２の巻き数についても、同様に、第２の正弦関数ｆ２を用いることにより、ロータ１の電気角に対する各ティースＴ３，Ｔ４，Ｔ９，Ｔ１０の位置に基づいて図中のハッチングのバーで示すように設定されている。さらに、第３相の出力巻線Ｗ３の巻き数についても、第３の正弦関数ｆ３を用いることにより、ロータ１の電気角に対する各ティースＴ５，Ｔ６，Ｔ１１，Ｔ１２の位置に基づいて図中の点ハッチングのバーで示すように設定されている。
【００２８】
次に、図３を参照して、本実施形態のＶＲ型レゾルバの電気的な構成、及びその動作例（作用）について説明する。
図３に示すように、このＶＲ型レゾルバでは、励磁巻線Ｗａの一端が給電端子Ａａに接続されるとともに、その他端が接地されている。また、第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３は、一端が出力端子Ａ１〜Ａ３にそれぞれ接続されるとともに、他端がそれぞれ接地されている。
【００２９】
そして、このＶＲ型レゾルバでは、給電端子Ａａに交流電圧Ｅａ（＝Ｅ・ｓｉｎ（ωｔ））が印加されると、励磁巻線Ｗａにより交番磁界が生成される。なお、「Ｅ」は交流電圧Ｅａの振幅を、「ω」は励磁角周波数を、「ｔ」は時間をそれぞれ示す。この交番磁界がロータ１と各ティースＴ１〜Ｔ１２との間に形成された磁路を通じて第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３に付与される。このとき、第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３に付与される磁束はロータ１と各ティースＴ１〜Ｔ１２との間の隙間（ギャップ）に応じて変化する。このため、各相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３には、ロータ１と各ティースＴ１〜Ｔ１２との隙間に応じた電圧が電磁誘導作用により誘起される。また、ロータ１が回転すると、ロータ１と各ティースＴ１〜Ｔ１２との間の隙間が周期的に変化するため、第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３には、ロータ１の電気角θに応じて振幅成分が周期的に変化する電圧がそれぞれ誘起される。
【００３０】
一方、各相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３に誘起される電圧の大きさは、ティースに対する巻線の巻き数に比例する。このため、第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３の巻き数を図２（ａ）に示すように設定すれば、各相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３においてティースに巻回されている部分に発生する誘起電圧の合成電圧を、ロータ１の電気角の一回転を一周期として正弦波状に変化させることができる。よって、出力端子Ａ１〜Ａ３から以下の（ｃ１）〜（ｃ３）に示すような第１〜第３の電圧信号Ｅ１〜Ｅ３がそれぞれ出力される。なお、「Ｋ」は、励磁巻線Ｗａと各相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３との間の変圧比を示している。
【００３１】
（ｃ１）Ｅ１＝Ｋ・Ｅａ・ｓｉｎθ
＝（Ｋ・Ｅ・ｓｉｎθ）・ｓｉｎ（ωｔ）
（ｃ２）Ｅ２＝Ｋ・Ｅａ・ｓｉｎ（θ−１２０°）
＝（Ｋ・Ｅ・ｓｉｎ（θ−１２０°））・ｓｉｎ（ωｔ）
（ｃ３）Ｅ３＝Ｋ・Ｅａ・ｓｉｎ（θ−２４０°）
＝（Ｋ・Ｅ・ｓｉｎ（θ−２４０°））・ｓｉｎ（ωｔ）
このように、出力端子Ａ１〜Ａ３から出力される第１〜第３の電圧信号Ｅ１〜Ｅ３は、ロータ１の電気角θの一回転を一周期として振幅成分が正弦波状に変化するとともに、それぞれ電気角θで１２０°だけ位相のずれた波形となる。これにより、周知のように、第１〜第３の電圧信号Ｅ１〜Ｅ３の振幅成分をそれぞれ抽出するとともに、抽出されたそれぞれの振幅成分に基づいて逆正接値を演算すれば、ロータ１の電気角θを精度良く求めることができる。
【００３２】
一方、先の特許文献１に記載のＶＲ型レゾルバの構造をもとに、出力相の数が３相に設定されたＶＲ型レゾルバを製造する場合、ロータ１の電気角において６０°間隔でティースを設ける必要がある。このようなＶＲ型レゾルバにおいて軸倍角を５Ｘに設定しようとすると、ステータ２に３０個のティースを設ける必要があり、ステータの構造が複雑になるため、ステータの製造が困難となるおそれがある。
【００３３】
この点、本実施形態のＶＲ型レゾルバでは、出力相の数を３相に、軸倍角を５Ｘに設定しつつも、図１に示すように、ティースの数を１２個にすることができるため、その数を大幅に削減することができる。よって、ステータ２の製造が容易となる。
【００３４】
また、本実施形態では、ティースＴ１〜Ｔ１２の各々に巻回される出力巻線は、第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３のうちの一相のみであるため、各ティースに巻回される出力巻線の巻線長を等しくすることができる。これにより、第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３の直流抵抗を互いに一致させ易くなるため、それらの出力特性を一致させ易くなる。よって、ロータ１の電気角の検出精度が向上する。
【００３５】
一方、レゾルバの組み立ての際に、仮にロータ１の中心軸に対してステータ２の中心軸がずれたような場合、ティースＴ１〜Ｔ１２とロータ１との間のそれぞれの隙間に差異が生じる。この場合、隙間の大小により出力巻線に付与される磁束の大きさが異なるため、ティースの位置に応じて、出力巻線に発生する誘起電圧に差異が生じる。このようにティースの位置に応じて出力巻線に発生する誘起電圧に差異が生じると、各相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３の出力特性に差異が生じ、ひいてはロータ１の電気角の検出精度が低下するおそれがある。
【００３６】
この点、本実施形態では、図１に示すように、各相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３の巻線位置が、相毎に、ロータ１の周方向に分散しているため、仮にロータ１及びステータ２のそれぞれの中心軸がずれた場合であっても、一相の出力巻線の中には、ロータ１に近接する巻回位置と、ロータ１から離間する巻回位置とが存在する。具体的には、ロータ１の中心軸がステータ２の中心軸に対してティースＴ１，Ｔ２側にずれた場合には、第１相の出力巻線Ｗ１のうち、ティースＴ１，Ｔ２に巻回されている部分がロータ１に近接するとともに、ティースＴ７，Ｔ８に巻回されている部分がロータ１から離間する。このため、第１相の出力巻線Ｗ１では、ティースＴ１，Ｔ２に巻回されている部分で通常よりも大きな誘起電圧が発生するとともに、ティースＴ７，Ｔ８に巻回されている部分で通常よりも小さな誘起電圧が発生する。よって、第１相の出力巻線Ｗ１全体で見れば、ティースの位置による誘起電圧の差異を相殺することができる。また、第２相及び第３相の出力巻線Ｗ２，Ｗ３でも同様の効果が奏される。よって、各相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３の出力特性を互いに一致させ易くなるため、ロータ１の電気角の検出精度を高めることが可能となる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態にかかるＶＲ型レゾルバによれば、以下のような効果が得られる。
（１）ティースＴ１〜Ｔ１２の各々には、第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３のうちの一相の出力巻線を巻回した。また、各ティースＴ１〜Ｔ１２に対する第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３の巻き数の分布を、相毎に、ロータ１の電気角に対して正弦波状の分布となるようにした。これにより、出力相の数を３相に、軸倍角を５Ｘに設定した場合でも、ティースの数を削減することができるため、ステータ２の製造が容易となる。また、ロータ１の電気角の検出精度を確保することも可能となる。
【００３８】
（２）各ティースＴ１〜Ｔ１２に対する第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３の巻回位置を、相毎に、ロータ１の周方向に分散させた。これにより、ロータ１の中心軸に対してステータ２の中心軸がずれた場合であっても、ティースの位置による誘起電圧の差異を相殺することができるため、各相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３の出力特性を互いに一致させ易くなる。よって、ロータ１の電気角の検出精度を高めることが可能となる。
【００３９】
＜第２の実施形態＞
続いて、本発明を、軸倍角が５Ｘに設定された１相励磁、２相出力のＶＲ型レゾルバに適用した第２の実施形態について図４〜図６を参照して説明する。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４０】
図４に示すように、本実施形態のＶＲ型レゾルバでは、ティースＴ１〜Ｔ１２に対して第１相及び第２相の出力巻線Ｗ１，Ｗ２が以下の（ｄ１）〜（ｄ２）に示すように巻回されている。
【００４１】
（ｄ１）第１相の出力巻線Ｗ１は、ティースＴ１，Ｔ２，Ｔ６〜Ｔ８，Ｔ１２に巻回されている。
（ｄ２）第２相の出力巻線Ｗ２は、ティースＴ３〜Ｔ５，Ｔ９〜Ｔ１１に巻回されている。
【００４２】
このように本実施形態でも、ティースＴ１〜Ｔ１２の各々には、第１相及び第２相の出力巻線Ｗ１，Ｗ２のうちの一相の出力巻線と励磁巻線Ｗａとが巻回されている。
一方、ティースＴ１〜Ｔ１２に対する第１相及び第２相の出力巻線Ｗ１，Ｗ２のそれぞれの巻き数は、図５（ａ）に示すように設定されている。図５（ａ）は、励磁巻線Ｗａの励磁の磁界方向に対する出力巻線の巻き数を縦軸に、ロータ１の電気角θ及びティースの位置を横軸にとって、それらの関係を示したものである。なお、図５（ａ）では、図２（ａ）に例示した第１の正弦関数ｆ１を実線で示している。また、第１の正弦関数ｆ１よりも電気角θで９０°だけ位相が遅れた第４の正弦関数ｆ４（＝Ｌ・ｓｉｎ（θ−９０°））を一点鎖線で示している。
【００４３】
本実施形態では、図５（ａ）に示すように、ティースＴ１，Ｔ２，Ｔ６〜Ｔ８，Ｔ１２に対する第１相の出力巻線Ｗ１の巻き数が、第１の正弦関数ｆ１を用いることにより、ロータ１に対する各ティースの位置に基づいて図中の白抜きのバーで示すように設定されている。これにより、図５（ｂ）に示すように、ティースＴ１，Ｔ２，Ｔ６〜Ｔ８，Ｔ１２に対する第１相の出力巻線Ｗ１の巻き数の分布が、ロータ１の電気角に対して正弦波状の分布となっている。
【００４４】
また、第２相の出力巻線Ｗ２の巻き数についても、同様に、第４の正弦関数ｆ４を用いることにより、ロータ１の電気角に対する各ティースＴ３〜Ｔ５，Ｔ９〜Ｔ１１の位置に基づいて図中のハッチングのバーで示すように設定されている。
【００４５】
次に、図６を参照して、本実施形態のＶＲ型レゾルバの電気的な構成、及びその動作例（作用）について説明する。
図６に示すように、このＶＲ型レゾルバでも、ロータ１が回転すると、ロータ１と各ティースＴ１〜Ｔ１２との間の隙間が周期的に変化するため、各相の出力巻線Ｗ１，Ｗ２にはロータ１の電気角θに応じて振幅成分が周期的に変化する電圧が誘起される。また、各相の出力巻線Ｗ１，Ｗ２に誘起される電圧の大きさは、出力巻線の巻き数に比例する。このため、第１相及び第２相の出力巻線Ｗ１，Ｗ２の巻き数を図５（ａ）に示すように設定すれば、以下の（ｅ１），（ｅ２）に示すような第１及び第２の電圧信号Ｅ１，Ｅ２が出力端子Ａ１，Ａ２からそれぞれ出力される。
【００４６】
（ｅ１）Ｅ１＝Ｋ・Ｅａ・ｓｉｎθ
＝（Ｋ・Ｅ・ｓｉｎθ）・ｓｉｎ（ωｔ）
（ｅ２）Ｅ２＝Ｋ・Ｅａ・ｓｉｎ（θ−９０°）
＝（Ｋ・Ｅ・ｓｉｎ（θ−９０°））・ｓｉｎ（ωｔ）
このように、出力端子Ａ１，Ａ２から出力される第１及び第２の電圧信号Ｅ１，Ｅ２は、振幅成分がロータ１の電気角θにおける一回転を一周期として正弦波状に変化するとともに、それぞれ電気角θで９０°位相のずれた波形となる。これにより、周知のように、出力端子Ａ１，Ａ２から出力される第１及び第２の電圧信号Ｅ１，Ｅ２からそれらの振幅成分を抽出するとともに、抽出されたそれぞれの振幅成分に基づいて逆正接値を演算すれば、ロータ１の電気角θを精度良く求めることができる。
【００４７】
ところで、先の特許文献１に記載のＶＲ型レゾルバの構造をもとに、出力相の数が２相に、軸倍角が５Ｘに設定されたＶＲ型レゾルバを製造する場合には、前述のように、ステータ２に２０個のティースを設ける必要がある。
【００４８】
この点、本実施形態のＶＲ型レゾルバでは、出力相の数を２相に、軸倍角を５Ｘに設定しつつも、図４に示すように、ティースの数を１２個にすることができるため、ティースの数を大幅に削減することができる。よって、ステータ２の製造が容易となる。
【００４９】
また、本実施形態でも、図４に示すように、各相の出力巻線Ｗ１，Ｗ２の巻線位置が、相毎に、ロータ１の周方向に分散しているため、仮にロータ１の中心軸に対してステータ２の中心軸がずれた場合であっても、ティースの位置による誘起電圧の差異を相殺することができる。よって、ロータ１の電気角の検出精度を高めることが可能となる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態にかかるＶＲ型レゾルバによれば、出力相の数を２相に、軸倍角を５Ｘに設定した場合でも、第１の実施形態による（１），（２）の効果と同等、あるいはそれらの効果に準じた効果が得られる。
【００５１】
＜第３の実施形態＞
続いて、本発明を、軸倍角が４Ｘに設定された１相励磁、３相出力のＶＲ型レゾルバに適用した第３の実施形態について図７及び図８を参照して説明する。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５２】
図７に示すように、本実施形態のＶＲ型レゾルバでは、軸倍角を４Ｘとすべく、ロータ１の外周面に４つの突極部が形成されている。また、ティースＴ１〜Ｔ１２に対して第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３が以下の（ｆ１）〜（ｆ３）に示すように巻回されている。
【００５３】
（ｆ１）第１相の出力巻線Ｗ１は、ティースＴ１，Ｔ３，Ｔ８，Ｔ１０に巻回されている。
（ｆ２）第２相の出力巻線Ｗ２は、ティースＴ２，Ｔ５，Ｔ７，Ｔ１２に巻回されている。
【００５４】
（ｆ３）第３相の出力巻線Ｗ３は、ティースＴ４，Ｔ６，Ｔ９，Ｔ１１に巻回されている。
このように本実施形態でも、ティースＴ１〜Ｔ１２の各々には、第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３のうちの一相の出力巻線と励磁巻線Ｗａとが巻回されている。
【００５５】
一方、ティースＴ１〜Ｔ１２に対する第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３のそれぞれの巻き数は、図８（ａ）に示すように設定されている。図８（ａ）は、励磁巻線Ｗａの励磁の磁界方向に対する出力巻線の巻き数を縦軸に、ロータ１の電気角θ及びティースの位置を横軸にとって、それらの関係を示したものである。なお、図８（ａ）では、図２（ａ）に示した第１〜第３の正弦関数ｆ１〜ｆ３を実線、一点鎖線、及び二点鎖線でそれぞれ示している。
【００５６】
本実施形態では、図８（ａ）に示すように、ティースＴ１，Ｔ３，Ｔ８，Ｔ１０に対する第１相の出力巻線Ｗ１の巻き数が、第１の正弦関数ｆ１を用いることにより、ロータ１の電気角に対する各ティースの位置に基づいて図中の白抜きのバーで示すように設定されている。
【００５７】
ここで、電気角上の位置が一致するティースＴ１，Ｔ１０に対する第１相の出力巻線Ｗ１の巻き数は、「Ｌ／２」にそれぞれ設定されている。これにより、第１相の出力巻線Ｗ１全体で見たとき、図８（ｂ）に示すように、その巻き数の分布がロータ１の電気角に対して正弦波状の分布となる。
【００５８】
また、第２相の出力巻線Ｗ２の巻き数についても、同様に、第２の正弦関数ｆ２を用いることにより、ロータ１の電気角に対する各ティースＴ２，Ｔ５，Ｔ７，Ｔ１２の位置に基づいて図中のハッチングのバーで示すように設定されている。さらに、第３相の出力巻線Ｗ３の巻き数についても、同様に、第３の正弦関数ｆ３を用いることにより、ロータ１の電気角に対する各ティースＴ４，Ｔ６，Ｔ９，Ｔ１１の位置に基づいて図中の点ハッチングのバーで示すように設定されている。
【００５９】
次に、本実施形態のＶＲ型レゾルバの作用について説明する。
本実施形態のように、出力相の数が３相に、軸倍角が４Ｘに設定されているＶＲ型レゾルバでは、第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３の巻き数を図８（ａ）に示すように設定すれば、出力端子Ａ１〜Ａ３から（ｃ１）〜（ｃ３）に示した第１〜第３の電圧信号Ｅ１〜Ｅ３がそれぞれ出力される。このため、第１〜第３の電圧信号Ｅ１〜Ｅ３の振幅成分をそれぞれ抽出するとともに、抽出されたそれぞれの振幅成分について逆正接値を演算すれば、ロータ１の電気角θを精度良く求めることができる。
【００６０】
一方、先の特許文献１に記載のＶＲ型レゾルバの構造をもとに、出力相の数が３相に設定されたＶＲ型レゾルバを製造する場合、前述のように、ロータ１の電気角で６０°間隔でティースを設ける必要がある。このようなＶＲ型レゾルバにおいて軸倍角を４Ｘに設定しようとすると、ステータに２４個のティースを設ける必要があるため、ステータの製造が困難となるおそれがある。
【００６１】
この点、本実施形態のＶＲ型レゾルバでは、出力相の数を３相に、軸倍角を４Ｘに設定しつつも、図７に示すように、ティースの数を１２個に設定することができるため、ティースの数を大幅に削減することができる。よって、ステータ２の製造が容易となる。
【００６２】
また、本実施形態でも、図７に示すように、各相の出力巻線Ｗ１，Ｗ２の巻線位置が、相毎に、ロータ１の周方向に分散しているため、仮にロータ１の中心軸に対してステータ２の中心軸がずれた場合であっても、ティースの位置による誘起電圧の差異を相殺することができる。よって、ロータ１の電気角の検出精度を高めることが可能となる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態にかかるＶＲ型レゾルバによれば、出力相の数を３相に、軸倍角を４Ｘに設定した場合であっても、第１の実施形態による（１），（２）の効果と同等、あるいはそれらの効果に準じた効果が得られるとともに、以下のような効果が得られる。
【００６４】
（３）ロータ１の電気角上での位置が一致するティースＴ１〜Ｔ１２に第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３のいずれか一相の出力巻線が巻回されているとき、それらのティースに対する一相の出力巻線の巻き数の合計に基づいて巻き数の分布を設定した。これにより、ロータ１の電気角上での位置が一致するティースが複数存在する場合であっても、第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３からそれぞれ出力される電圧信号Ｅ１〜Ｅ３に基づいてロータ１の電気角を適切に求めることが可能となる。
【００６５】
＜第４の実施形態＞
続いて、本発明のＶＲ型レゾルバを、軸倍角が５Ｘに設定された１相励磁、３相出力のＶＲ型レゾルバに適用した第４の実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６６】
図９に示すように、本実施形態のＶＲ型レゾルバでは、ステータ２に９個のティースＴ１〜Ｔ９が均等な角度間隔で周方向に順に設けられている。すなわち、ティースＴ１〜Ｔ９は、ロータ１の機械角で４０°の間隔で、換言すれば電気角で２００°間隔で配置されている。ティースＴ１〜Ｔ９には、第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３が以下の（ｇ１）〜（ｇ３）に示すように巻回されている。
【００６７】
（ｇ１）第１相の出力巻線Ｗ１は、ティースＴ１，Ｔ４，Ｔ７に巻回されている。
（ｇ２）第２相の出力巻線Ｗ２は、ティースＴ２，Ｔ５，Ｔ８に巻回されている。
（ｇ３）第３相の出力巻線Ｗ３は、ティースＴ３，Ｔ６，Ｔ９に巻回されている。
【００６８】
このように本実施形態でも、ティースＴ１〜Ｔ１２の各々には、第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３のうちの一相の出力巻線と励磁巻線Ｗａとが巻回されている。
一方、ティースＴ１〜Ｔ９に対する第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３の巻き数は、図１０（ａ）に示すように設定されている。図１０（ａ）は、励磁巻線Ｗａの励磁の磁界方向に対する出力巻線の巻き数を縦軸に、ロータ１の電気角θ及びティースの位置を横軸にとって、それらの関係を示したものである。なお、図１０（ａ）では、先の図２（ａ）に示した第１〜第３の正弦関数ｆ１〜ｆ３を実線、一点鎖線、及び二点鎖線でそれぞれ示している。
【００６９】
本実施形態では、図１０（ａ）に示すようにティースＴ１，Ｔ４，Ｔ７に対する第１相の出力巻線Ｗ１の巻き数が、第１の正弦関数ｆ１を用いることにより、ロータ１の電気角に対する各ティースの位置に基づいて図中の白抜きのバーで示すように設定されている。これにより、図１０（ｂ）に示すように、ティースＴ１，Ｔ４，Ｔ７に対する第１相の出力巻線Ｗ１の巻き数の分布が、ロータ１の電気角に対して正弦波状の分布となっている。
【００７０】
また、第２相の出力巻線Ｗ２の巻き数についても、同様に、第２の正弦関数ｆ２を用いることにより、ロータ１の電気角に対する各ティースＴ２，Ｔ５，Ｔ８の位置に基づいて図中のハッチングのバーで示すように設定されている。さらに、第３相の出力巻線Ｗ３の巻き数についても、同様に、第３の正弦関数ｆ３を用いることにより、ロータ１の電気角に対する各ティースＴ３，Ｔ６，Ｔ９の位置に基づいて図中の点ハッチングのバーで示すように設定されている。
【００７１】
次に、本実施形態のＶＲ型レゾルバの作用について説明する。
本実施形態のように、ステータ２に設けられるティースの数を９個に設定した場合であっても、第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３の巻き数を図１０（ａ）に示すように設定すれば、出力端子Ａ１〜Ａ３から（ｃ１）〜（ｃ３）に示した第１〜第３の電圧信号Ｅ１〜Ｅ３がそれぞれ出力される。このため、第１〜第３の電圧信号Ｅ１〜Ｅ３の振幅成分をそれぞれ抽出するとともに、抽出されたそれぞれの振幅成分について逆正接値を演算すれば、ロータ１の電気角θを精度良く求めることができる。これにより、ステータ２に設けられるティースの数を更に削減することができるため、ステータ２の製造が容易となる。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態にかかるＶＲ型レゾルバによれば、ステータに設けられるティースの数を９個に設定した場合であっても、第１の実施形態による（１），（２）の効果と同等、あるいはそれらの効果に準じた効果が得られる。
【００７３】
＜他の実施形態＞
なお、各実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・第１の実施形態では、各ティースＴ１〜Ｔ１２に対する第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３の巻回位置を、（ａ２）〜（ａ４）に示すように設定したが、各相の出力巻線の巻線位置については適宜変更可能である。例えば、ティースＴ１〜Ｔ１２に対して第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３を以下の（ｈ１）〜（ｈ４）に示すように巻回してもよい。
【００７４】
（ｈ１）第１相の出力巻線Ｗ１をティースＴ１〜Ｔ４に巻回する。
（ｈ２）第２相の出力巻線Ｗ２をティースＴ５〜Ｔ８に巻回する。
（ｈ２）第３相の出力巻線Ｗ３をティースＴ９〜Ｔ１２に巻回する。
【００７５】
このように、各ティースＴ１〜Ｔ１２に対する第１相〜第３相の出力巻線Ｗ１〜Ｗ３の巻回位置を相毎に集中させたとしても、第１の実施形態による（１）の効果を得ることは可能である。なお、第２〜第４の実施形態についても、同様に、各相の出力巻線の巻線位置については適宜変更可能である。
【００７６】
・第３の実施形態では、ティースＴ１，Ｔ１０に対する第１相の出力巻線Ｗ１の巻き数を「Ｌ／２」にそれぞれ設定したが、それらの合計の巻き数が「Ｌ」となっていれば、各ティースＴ１，Ｔ１０に対する巻き数を適宜変更してもよい。
【００７７】
・各実施形態では、軸倍角を４Ｘ、あるいは５Ｘに設定したが、軸倍角については、２Ｘ以上であれば適宜変更可能である。
・各実施形態では、本発明を、ステータ２に９個あるいは１２個のティースが設けられたＶＲ型レゾルバに適用したが、一相の出力巻線に対して３個以上のティースが設けられたステータを構成要素とするＶＲ型レゾルバであれば、本発明を適用することが可能である。これは、一相の出力巻線に対して３個以上のティースがステータに設けられていれば、それらのティースに対する各相の出力巻線の巻き数を適宜調整することにより、出力巻線のティースに対する巻き数の分布を、相毎に、ロータ１の電気角に対して正弦波状の分布となるように設定することができるからである。よって、２相出力のＶＲ型レゾルバの場合、ステータ２に６個以上のティースが設けられていれば、本発明を適用することが可能である。また、３相出力のＶＲ型レゾルバの場合、ステータ２に９個以上のティースが設けられていれば、本発明を適用することが可能である。
【００７８】
・各実施形態では、ステータ２に複数のティースを均等な角度間隔で設けたが、複数のティースを不均一な角度間隔で設けてもよい。
・本発明はＶＲ型レゾルバ以外の各種レゾルバに適用可能である。
【符号の説明】
【００７９】
Ｔ１〜Ｔ１２…ティース、Ｗ１〜Ｗ３…第１相〜第３相の出力巻線、Ｗａ…励磁巻線、１…ロータ、２…ステータ。
【図１】
2013221740.tif 000003
【図２】
2013221740.tif 000004
【図３】
2013221740.tif 000005
【図４】
2013221740.tif 000006
【図５】
2013221740.tif 000007
【図６】
2013221740.tif 000008
【図７】
2013221740.tif 000009
【図８】
2013221740.tif 000010
【図９】
2013221740.tif 000011
【図１０】
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